通过界面工程实现快速光响应与高响应度的混合石墨烯隧穿光电导体

混合石墨烯光电导体/光电晶体管已实现巨大的光响应度，但由于被俘获界面载流子的长寿命，其响应速度会急剧下降作为代价。本工作中，通过将大面积原子级厚度的 MoS₂ 薄膜插入混合石墨烯光电导体，我们研制出一种原型隧穿光电导体，它在宽光谱范围内展现出创纪录的快速响应（上升时间 ~17 ns）和高响应度（在 635 nm 和 16.8 nW 光照下约为 $3\times10^4$ A/W）。我们证明，硅中产生的光激发载流子通过隧穿过程而非载流子漂移转移到石墨烯中。原子级厚度的 MoS₂ 薄膜不仅充当隧穿层，还钝化了表面态，二者结合带来了卓越的响应速度（比无 MoS₂ 层的器件提高约 3 个数量级），同时响应度保持高位。这种引人注目的隧穿光电导体集快速响应与高响应度于一体，因此在光电器件的实际应用中具有巨大潜力。